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2014全国表面分析科学与技术应用学术会议举行

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表面科学是上世纪60年代后期发展起来的一门学科,目前已经成为国际上最为活跃的学科之一。材料表面的成分、结构、化学状态等与内部有明显的不同, 而表面特性对材料的物理、化学等性能影响很大。随着材料科学、化学化工、半导体及薄膜、能源、微电子、信息产业及环境领域等高新技术的迅猛发展,对于表面分析技术的需求日益增多。由于最近几十年超高真空、高分辨和高灵敏电子测量技术的快速发展,表面分析技术也有了长足进步。目前,全球已经开发了数十种常用的表面分析技术,如X射线光电子能谱(XPS)、俄歇电子能谱(AES)、二次离子质谱(TSIMS)、辉光放电光谱(GD)、扫描探针显微镜(STM) 等。

  为了深入了解表面分析技术最新动态、最新仪器性能特点,促进同行之间的技术交流,2014年8月29~30日,2014 全国表面分析科学与技术应用学术会议在成都.四川大学举行。60余名从事表面分析技术研究与应用的研究人员参加了此次会议。因为本次会议是由高校分析测试中心研究会主办,所以会议内容不只有新方法新技术研究,还有关于如何用好仪器、如何解决工作中困难方面的交流。

  实验数据“去伪存真”

  此次会议交流的内容更多的围绕着XPS展开。XPS是重要的表面分析技术手段,在分析材料的表面及界面微观电子结构上早已体现出了强大的作用,它可用于材料表面的元素定性分析、半定量分析、化学状态分析,微区分析以及深度剖析(1-2nm)等。

  对于复杂的材料体系或单一体系中复杂的化学状态,XPS的谱图一般多为数个化学状态的合成峰,且有可能因为轨道杂化的不同而造成峰型的变化。实验者要从众多的复杂的XPS谱图数据中得到有价值的实验结果,需要掌握数据处理基本原则和相关技巧。清华大学朱永法教授认为数据处理是“去伪存真”的过程。

  北京大学谢景林教授分享了其在重叠谱图拟合方面的经验技巧;赛默飞葛青亲对谢景林教授的报告进行了展开,具体介绍了非线性最小二乘拟合方法的基本思想,并且分享和探讨了如何使用实际采集谱图、参考谱图,配合非线性最小二乘拟合方法对XPS数据进行处理;岛津龚沿东从XPS谱图的本底扣除、线型选择以及其他特殊处理方法介绍了XPS数据处理的一般原则。

  北京师范大学吴正龙教授介绍了通过能量去卷积的数据处理方法提高了XPS谱图质量。目前常规的XPS最佳分辨水平(FWHM)约为 0.5eV(Ag3d5/2),仍不能满足多数元素价态分析的需求。而XPS分析中对谱峰展宽的贡献主要来源于仪器能量响应、X射线的线宽、样品等。而通过对表观谱进行能量去卷积处理,可以消除仪器和样品对展宽的贡献,进而提高XPS谱峰的分辨率。

  应用研究热点

  在国外,XPS等表面分析技术已经在生产企业中得到了广泛的应用,如进行半导体失效分析等。而在国内,表面分析技术还局限于科研单位,主要是利用 XPS、AES等表面分析技术进行材料表面或界面发生的物理化学反应机理研究。研究热点主要集中在催化材料、碳纳米管石墨烯等新型材料、聚合物太阳能电池等新型器件等。

  清华大学朱永法教授介绍了AES化学位移的产生、特点、影响因素等情况,以及AES化学位移在石墨、金刚石的表面吸附、固体表面的离子注入、薄膜制备、界面扩散等研究这个的应用。

  铀在国民经济和国防事业中均有重要,但是金属铀的化学活性高,在环境中极易氧化腐蚀,导致其部件性能的劣化或失效,并且这种腐蚀还会带来环境的核污染。中国工程 物理研究院刘柯钊研究员使用XPS等分析技术作为表征手段,研究了金属铀腐蚀行为与防腐蚀表面改性技术。

  聚合物太阳能电池最有希望成为下一代太阳能电池之一。中山大学陈建教授以紫外光电子能谱(UPS)和XPS、AFS等技术,研究了醇/水溶性共轭聚合物阴极修饰层对不同电极材料功函数的影响,通过降低阴极功函数达到了提高器件能量转换效率的目的。

  清华大学姚文清教授的研究对象是航空用电子元器件,这些器件长期在宇宙环境中工作不可避免的受到影响,可能引起器件的密封破坏等而最终失效。姚文清教授通过在超高真空系统中对器件进行紫外辐照、温度变化、电场变化等试验,在此环境下对航空用电子元器件进行原位模拟腐蚀,并采用AES等表面分析技术对器件腐蚀进行微观评价,建立器件腐蚀和失效的早期判断新方法。

  南京大学高飞教授通过外置原位电池的应用,利用实验室现有常规XPS获得催化剂材料在真空条件下的准原位 (Ex-situ)信息。结合相关表征手段,准原位XPS成为了探究催化剂在反应条件下反应过程的有利工具。

文章来源:上海有清仪器仪表有限公司

 
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